GAS:歐易OKEx觀察：從經濟學角度看待EIP-1559提案_以太坊

隨著以太坊上DeFi生態的崛起，以太坊上的轉賬費用，即gas價格持續高漲，過高的gas費用會對以太坊上的生態應用帶來極大的限制，勢必對生態產生擠出效應。gas費用的飆升也極大的增加了礦工的收入，其中交易手續費占到礦工收入的一半以上。為了改善生態應用體驗，以太坊創始人VitalikButerin提出了EIP-1559方案，旨在解決用戶交易費用高漲、網絡擁堵和通貨膨脹等問題，卻侵犯了礦工們的利益，約占60%的礦池公開表示反對。本文針對這一矛盾點，通過供給需求曲線和博弈論的角度分析了EIP-1559提案，發現該提案不能保證在所有情況下都能夠降低用戶的交易費用，且在實際操作中，對區塊的競爭依舊激烈，收費將不可避免地會升高，從長遠來看，1559只是從以太坊1.0向以太坊2.0過渡的方式，真正降低交易手續費還需要期待以太坊2.0。1從以太坊1.0向以太坊2.0過渡的產物，EIP-1559的利與弊

在2017/2018年牛市的頂峰時期，以太坊的平均交易費用達到5.70美元，自2021年1月18日以來，以太坊的平均交易費用激增，每天都超過5.70美元。如圖一，紅線代表ETH/交易價格平均數，綠線代表ETH/交易價格中位數。超高的交易費用歸因于ETH價格的急劇上漲和網絡擁堵造成的gas費用大幅上漲。如圖二，紅線代表區塊的gas費用上線(gaslimit)，綠線代表每個區塊內所包含的交易數量，自2020年夏季Defi興起以來，區塊內的交易量一直充滿約95%或更多，在2021年3月，區塊已充滿97%-98%。當區塊內空間不足時，會帶來很多問題。由于用戶競相爭奪稀缺的空間，提升了gas價格競爭的強度。圖一：ETH/交易價格平均數和ETH/交易價格中位數

資料來源：COINMETRICS，歐易OKEx研究院圖二：區塊gas費用上線和交易數量

資料來源：COINMETRICS，歐易OKEx研究院以太坊1.0目前的gas費用方案是簡單的競價機制，也稱為第一價格競價(first-priceauction)，即用戶為區塊的空間出價，等待礦工選擇交易進行打包。以太坊1.0的競價公式為,用戶為每一筆交易支付gas價格，此時礦工會將交易的gas價格按高低順序排序，優先選擇最賺錢的交易打包進區塊，這種方式極有可能帶來用戶之間的惡意競價。另外，當涉及到錢包時，以太坊1.0也面臨諸多問題，如Metamask錢包允許用戶在慢速、均速和快速的三種確認時間中選擇，或者手動設定gas價格，新手用戶如果在gas費用飆升前以默認費用提交交易，最終可能需要等待很長時間才能確認交易，從而降低了用戶體驗。EIP1559提案引入了基本費用(basefee)的概念,競價公式表示為。如果區塊包含的gas費用超過12.5M的限制，那么區塊將根據實際的使用需求進行調整，提高限制，直到達到gas費用的最終上線25M，當達到該上線時，礦工則根據小費(tip)的高低進行順序打包。EIP-1559的出現實現了交易費用的預測，用戶無需揣測其他競價者的行為，從而影響自身的報價；由于增加了區塊大小的靈活性，EIP-1559確保了差異更小的交易費用，有效的避免了惡意競價，同時減少交易確認的延遲，改善用戶體驗；協議規定燃燒基本費用(basefee)形成的通縮機制，提升每一個ETH的價值，卻定向降低了礦工的區塊獎勵。該通縮部分收益的增加往往無法抵消礦工手續費的獎勵，因此，礦工的最終受益減少，這就是社區內60%的礦工反對EIP-1559提案的根本原因。

歐易OKEx將于4月29日13時暫停FIL的充提:4月28日消息，據歐易OKEx公告，由于FIL主網升級 ，歐易OKEx將于2021年4月29日13:00（HKT）暫停FIL的充提，待升級完成后開放。[2021/4/28 21:07:10]

資料來源：歐易OKEx研究院2EIP-1559競價公式解讀

2.1EIP-1559基本費用(basefee)調節機制

基本費用(basefee)在最大規模區塊之后增加12.5%，在一個空區塊之后減少12.5%。在一個最大規模區塊后接著一個空區塊的基本費用是前一個基本費用的。理想的基本費用能確保區塊中充滿價值最高的交易，由于需求的不斷改變，基本費用也隨之調節。基本費用(basefee)按照規定要被燃燒掉，否則，礦工極有可能勾結鏈下的用戶模擬以太坊上現有的價格機制(first-priceauction)。2.2EIP-1559礦工小費(tip)和費用頂(feecap)調節機制為了更好的理解EIP-1559的gas費用是如何收取的，我們接下來用一個例子來解釋。假設基本費用(basefee)是100gwei/gas，如果一筆交易提交的礦工小費(tip)是4和費用頂(feecap)是200，則完成此交易的gas費用為104gwei/gas，即100的基本費用被燃燒掉了，4為礦工小費被礦工收取了。然而，如果另一筆交易提交的礦工小費(tip)是10和費用頂(feecap)是105，則完成此交易的gas費用為105gwei/gas，即100的基本費用被燃燒掉了，5為礦工小費被礦工收取了，費用頂(feecap)存在的意義是確保了gas費用的上線，保障了用戶的利益，卻降低了礦工的收益。3供需模型看交易費用

我們先來簡單回顧下經濟學中的收入和無謂損失，稅收會減少交易量，導致圖中藍色虛線向左移動，從而也會減少一些貿易收益。消費者剩余減少是因為買方的價格上漲，生產者剩余的下降是由于賣方的價格下降而導致的，其中的一些損失是以稅收的形式來彌補的。圖中的藍色部分表示因稅收而未交易的單位交易損失的收益，這些從貿易中損失的收益被稱為無謂損失。也就是說，無謂損失是買方的價值減去賣方因稅收或其他市場干擾而無法進行經濟交易的成本。圖三：收入和無謂損失

歐易OKEx調整部分幣幣及杠桿交易幣對的最小下單數量:據歐易OKEx官方公告，歐易OKEx將于2021年4月23日16:00 (HKT) 調整部分幣幣及杠桿交易幣對的最小下單數量。[2021/4/21 20:44:48]

資料來源：歐易OKEx研究院現在讓我們看回EIP-1559gas費用的第二個例子，我們可以看到，用戶提交礦工小費是10，但礦工最終只拿到5，這中間的價差可以被理解成一種消費稅，即圖四中綠色部分。下圖的綠色部分為10，當用戶對gas的需求為時，其支付價格為,礦工的收入為，即礦工小費。凡是消費稅，必有無謂損失，即買賣雙方的剩余不足以支付稅金，因此交易根本不發生，就是下圖藍色的部分，即EIP-1559會使gas的供給和需求數量都下滑。在以上的情況下，用戶要支付的費用并沒有降低，而礦工的收入反而降低了，原因在于無謂損失搶奪了部分消費者剩余和生產者剩余，此時的用戶體驗并不會很好，最佳的情形出現在均衡點上，即gas價格為，需求和供給的數量為,此時無謂損失會消失。圖四：gas費的供需模型

資料來源：以太坊愛好者社區，歐易OKEx研究院圖五：需求量低時的gas供需曲線

資料來源：以太坊愛好者社區，歐易OKEx研究院圖六：需求量高時的gas供需曲線

資料來源：以太坊愛好者社區，歐易OKEx研究院如上圖，紅色線代表礦工的供給曲線，意味著礦工每提供多一單位的gas所需要的邊際價格是上升的，然而當供給曲線按照1559協議達到區塊的gas上限的時候，無論出價如何，礦工都無法供給更多了。橙色的需求線代表用戶為gas費用的出價是邊際遞減的，因為用戶會把緊迫的需求放在前面，并支付高價將其納入區塊中。供給和需求曲線的交點為均衡點，意味著用戶的出價意愿與礦工的要價意愿一致，對應gas價格為，數量為。如圖五所示，在需求量較低時，意味著用戶愿意支付更少的價格將交易納入區塊中，市場均衡的gas使用量低于區塊的gas用量上線(gaslimit)；如圖六所示，當需求量較旺盛的時候，用戶需支付更高的價格才能競爭過其他用戶從而完成交易，而礦工的gas供給量不變，因此，此時的gas使用量等于gas用量上線(gaslimit)。均衡價格為供給和需求曲線的交點，即。在EIP-1559的價格機制下，gas費用的運作情形可分為以下A-E5種：

歐易OKEx熱門幣種播報：SWFTC拉升，日內漲幅29.61%:據歐易OKEx平臺數據顯示，今日行情集體拉升，BTC小幅上漲，現穩于60000USDT上方；

據歐易OKEx行情顯示，歐易OKEx日內漲幅榜中，漲幅前三的幣種是：SWFTC、PPT、TAI;波卡生態類漲幅最大的是DOT；NFT生態類漲幅最大的是MANA；

截至4月12日15:00熱門幣種行情如下：[2021/4/12 20:10:15]

資料來源：以太坊愛好者社區，歐易OKEx研究院A.gaslimit<實際gas使用量(usage)=自然市場均衡點()<最大gas用量(maxusage)，

basefee=0，對應需求突然暴漲的情形。資料來源：以太坊愛好者社區，歐易OKEx研究院在不實施EIP-1559價格機制的情況下，gas供給量受到協議的限制具有gas費用上線(gaslimit)，供給曲線為上圖紅線，即SupplyunderETH1.0線。此時，用戶支付的gas價格是,礦工收入(生產者剩余)為區域B+C+D+區塊獎勵，消費者剩余為區域A。在實施EIP-1559價格機制的情況下，區塊可伸縮，最大可達到maxusage點，供給曲線為藍色線，即SupplyunderEIP-1559線。當基本費用(basefee)為零時，價格可達到均衡點，gas用量為，此時的消費者剩余為區域A+B+E>區域A，這就是EIP-1559的區塊可伸縮機制給用戶帶來的好處。對于礦工來說，生產者剩余為區域C+D+F+區塊獎勵，當且僅當區域F大于區域B時，礦工會在EIP-1559的價格機制下獲得比現有機制更多的利益，目前看來，這是不現實的。從整體市場的角度來看，在實施EIP-1559機制的情況下，供需重新恢復平衡，資源配置效率升高，由于市場無效率造成的社會成本降低，無謂損失(deadweightloss)消失。B.gaslimit<實際gas使用量(usage)<自然市場均衡點()<最大gas用量(maxusage)，basefee≠0，對應需求增加之后basefee正在升高。

歐易OKEx將于16:00開放THETA充提:歐易OKEx官方發布公告稱，已完成THETA主網升級，將于3月11日16:00開放THETA的充提。[2021/3/11 18:35:53]

資料來源：以太坊愛好者社區，歐易OKEx研究院接下來，我們來看基本費用(basefee)逐漸升高的情況。當基本費用(basefee)為區域C或區域G的縱軸邊長時，用戶支付了小費(tip)+基本費用(basefee)，而礦工只拿到了小費(tip)，中間的差額相當于被抽走的稅額。在沒有實施EIP-1559的情況下，礦工收益(生產者剩余)依舊為區域B+C+D+E+區塊獎勵，而在實施1559價格機制后，生產者剩余變為區域D+E+H+區塊獎勵*。此時，區塊獎勵*>區塊獎勵，由于燃燒基本費用(basefee)會提升區塊獎勵。我們假設1559價格機制從礦工和用戶處抽取的剩余，即燃燒的basefee，會全部、無損的轉移到區塊獎勵的價值增幅中(當然，這與事實不符)，意味著區域C和區域G會增加到礦工的收益中，區塊獎勵*也將重新變回區塊獎勵，此時，礦工收益(生產者剩余)為區域C+D+E+G+H+區塊獎勵。在實施1559機制前后，礦工的收益增加或減少取決于區域B和區域H的大小。在實施EIP-1559機制前后，用戶收益(消費者剩余)由區域A增加到區域A+B+F，這是由于用戶從更大的區塊中獲利。C.gaslimit=實際gas使用量(usage)<自然市場均衡點()<最大gas用量(maxusage)，basefee調整完成，使網絡使用量趨近于目標使用量。

資料來源：以太坊愛好者社區，歐易OKEx研究院當基本費用(basefee)提高，促使gas使用量等于目標gas使用量，礦工收入為區域E+區塊獎勵*，basefee(稅制)抽走的剩余為區域B+C+D，用戶的消費者剩余為區域A。假設1559價格機制從礦工和用戶處抽取的剩余，即燃燒的basefee，會全部、無損的轉移到區塊獎勵的價值增幅中(當然，這與事實不符)，生產者剩余為區域B+C+D+E+區塊獎勵，消費者剩余不變。D.實際gas使用量(usage)<自然市場均衡點()<gaslimit<最大gas用量(maxusage)，對應需求量降低以后，basefee正在調整的情形。

歐易OKEx將于今日20時開放TORN/USDT市場交易:據官方公告，歐易OKEx上線Tornado Cash (TORN) ，具體時間如下：1. TORN充值：2月19日18:00；2. TORN/USDT的市場交易：2月19日20:00；TORN/ETH的市場交易：2月19日20:00；3. TORN提現：2月22日18:00。[2021/2/19 17:30:40]

資料來源：以太坊愛好者社區，歐易OKEx研究院用戶需求量達到最高點后下降，對應gas使用量低于gas上限(gaslimit)，同時低于市場均衡點()時，在現有的價格機制內，礦工收益為區域C+D+F+區塊獎勵，用戶收益為區域A+B+E。在實施EIP-1559以后，在basefee尚未下降到0的時候，由于basefee燃燒而消耗的“稅收”部分為區域B+C，礦工的收益為區域D+區塊獎勵*，或者可以說是區域B+C+D+區塊獎勵。在實施EIP-1559前后，礦工收益增加與否取決于區域B和F的大小。用戶收益為區域A，相較于現有的價格機制來說下降明顯。E.自然市場均衡點()=實際gas使用量(usage)<gaslimit<最大gas用量(maxusage)，對應需求量降低以后，basefee=0。

資料來源：以太坊愛好者社區，歐易OKEx研究院最后一種情況，在用戶需求持續降低，直至basefee=0時，此時用戶收益為區域A，礦工收入為區域B。此時的情況無論在ETH1.0還是EIP-1559機制下均無差別。4.博弈角度看EIP-1559價格機制

在以太坊1.0價格機制下，用戶交易費主要采用首次競價的方式，即誰的出價高，誰的交易更有可能被執行交易。這樣的交易費機制存在兩個明顯的弊端：其一，對于有迫切需求的用戶將被迫與那些有相對寬松需求的用戶共同競價，導致交易費價格只增不減；其二，礦工出于利益目的，制造大量的粉塵交易從而達到哄抬交易費的目的。從博弈的角度講，在以太坊1.0的競拍模式下，在擁堵時因為沒有足夠的參考信息，只能在主觀上模糊的進行費用估算，用戶通常會為了確保自己的交易能夠快速被優先打包確認，將自己的gas費用不斷調高以超過其他等待打包的用戶。同理，其他用戶也會競相調高價格，這樣彼此之間反復喊價的結果就導致了惡行的競爭，從而導致gas費用偏離正常范圍，造成高手續費的困境。EIP-1559的出現提供了gas費用的預測，降低了gas費用的偏離值，在理論上會解決高手續費的問題。然而，從另外一方面來看，EIP-1559的規則可以說是把礦工投入了一個博弈論中“囚徒困境”，每個礦工最大化自己挖礦收益的行為將抬高基本收益(basefee)，而損害其他礦工的收益。在具體實施的過程中，礦工們可能不遵守既定的分配規則，將虛假交易納入區塊中。由于用戶有明顯的最優出價：為交易的價格設置一個費用頂(feecap)，并支付小費(tip)作為礦工gas費用的邊際成本，因此，礦工和用戶可能會通過鏈下聯盟來提高他們的共同效用。換句話說，現實世界中這種重復博弈的囚徒困境會促使礦工們走向以壟斷聯盟的形式控制基本收益(basefee)，甚至故意不引用聯盟以外的礦工挖出的增加基本收益(basefee)的區塊。這將對以太坊的長期發展極為不利。總結一下，當需求暴漲的時候，由于EIP-1559允許礦工生產2倍大的區塊，用戶會因此得到更多的好處。當市場需求回落以后，basefee尚未達到0時，用戶必須比此前手續費支付更高的費用。而礦工的收入自始至終相較于現有的價格機制來說都是降低的，因此，Ethermine礦池母公司Bitfly宣布將補償礦工因EIP-1559帶來的挖礦獎勵減少的部分。同時，如果對區塊空間的競爭依舊激烈，收費將不可避免地會升高；另外，1559提案的實施也可能會促使礦工們走向以壟斷聯盟的形式控制basefee，因此EIP-1559的實施并不能有效的降低以太坊上的gas費用。目前看來，1559價格機制只能夠幫助改善gas費用差異，并對gas費用進行合理區間的預測。從長遠來看，1559只是從以太坊1.0向以太坊2.0過渡的方式，真正降低交易手續費還需要期待以太坊2.0。文獻參考：1.《觀點|EIP-1559只是徒勞，毫無益處》，以太坊愛好者社區2.《TransactionFeeMechanismDesignfortheEthereumBlockchain:AnEconomicAnalysisofEIP-1559》，TimRoughgarden,2020年1月

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